Introduzione
Decenni fa, la fantascienza offriva uno scenario ipotetico: E se la vita aliena stesse prosperando in un oceano sotto la superficie ghiacciata della luna di Giove Europa? La nozione ha tirato Europa fuori dall’oscurità e alla ribalta dove è rimasta, alimentando l’immaginazione di persone sia all’interno che all’esterno della comunità scientifica che fantasticano sulla scoperta della vita oltre la Terra. Quella fantasia, tuttavia, potrebbe essere fondata sulla realtà.
Dai telescopi a terra, gli scienziati sapevano che la superficie di Europa è principalmente ghiaccio d’acqua, e gli scienziati hanno trovato forti prove che sotto la crosta di ghiaccio c’è un oceano di acqua liquida o ghiaccio fangoso. Nel 1979 le due navicelle Voyager sono passate attraverso il sistema gioviano, fornendo i primi indizi che Europa potrebbe contenere acqua liquida. Poi i telescopi a terra sulla Terra, insieme alla navicella Galileo e ai telescopi spaziali, hanno aumentato la fiducia degli scienziati per un oceano di Europapan.
Gli scienziati pensano che il guscio di ghiaccio di Europa sia spesso da 10 a 15 miglia (da 15 a 25 chilometri), galleggiando su un oceano profondo da 40 a 100 miglia (da 60 a 150 chilometri). Così, mentre Europa ha solo un quarto del diametro della Terra, il suo oceano potrebbe contenere il doppio dell’acqua di tutti gli oceani della Terra messi insieme. L’oceano vasto e insondabilmente profondo di Europa è ampiamente considerato il luogo più promettente per cercare la vita oltre la Terra. Una navicella di passaggio potrebbe anche essere in grado di campionare l’oceano di Europa senza atterrare sulla superficie della luna, perché è possibile che l’oceano di Europa fuoriesca nello spazio.
Mentre nessun pennacchio è stato osservato mentre la navicella Galileo era nel sistema di Giove negli anni ’90, osservazioni più recenti da telescopi come Hubble Space Telescope, così come una rianalisi di alcuni dati dalla navicella Galileo, hanno suggerito che è possibile che sottili pennacchi di acqua vengano espulsi 100 miglia (160 chilometri) sopra la superficie di Europa. Nel novembre 2019, un team di ricerca internazionale guidato dalla NASA ha annunciato di aver rilevato direttamente il vapore acqueo per la prima volta sopra la superficie di Europa. Il team ha misurato il vapore usando uno spettrografo dell’Osservatorio Keck alle Hawaii che misura la composizione chimica delle atmosfere planetarie attraverso la luce infrarossa che emettono o assorbono.
Se i pennacchi esistono, e se la loro fonte è legata all’oceano di Europa, allora una sonda potrebbe viaggiare attraverso il pennacchio per campionarlo e analizzarlo dall’orbita, e sarebbe essenzialmente analizzare l’oceano della luna (la sonda Cassini ha compiuto questa impresa alla luna di Saturno Encelado, che è nota per avere un oceano che spruzza nello spazio). Anche se Europa non sta espellendo campioni gratuiti nello spazio, uno studio del 2018 ha concluso che i campioni dell’oceano di Europa potrebbero essere congelati alla base del guscio di ghiaccio della luna, dove il ghiaccio entra in contatto con l’oceano. Mentre il guscio di ghiaccio si distorce e si flette a causa delle forze di marea, il ghiaccio più caldo e meno denso salirebbe, portando i campioni dell’oceano in superficie dove una navicella potrebbe analizzarli a distanza, utilizzando strumenti a infrarossi e ultravioletti, tra gli altri. Gli scienziati potrebbero poi studiare la composizione del materiale per determinare se l’oceano di Europa potrebbe essere ospitale per qualche forma di vita.
Potenziale di vita
Potenziale di vita
La vita come la conosciamo noi sembra avere tre requisiti principali: acqua liquida, gli elementi chimici appropriati e una fonte di energia.
Gli astrobiologi – scienziati che studiano l’origine, l’evoluzione e il futuro della vita nell’universo – credono che Europa abbia acqua abbondante e gli elementi chimici adatti, ma una fonte di energia su Europa è stata difficile da confermare. Sulla Terra, sono state trovate forme di vita che prosperano vicino a vulcani sotterranei, bocchette di mare profondo e altri ambienti estremi. Queste forme di vita “estremofile” danno agli scienziati indizi su come la vita potrebbe essere in grado di sopravvivere sotto il guscio di ghiaccio di Europa.
Se alla fine troveremo qualche forma di vita su Europa (o Marte o Encelado per quel che conta), potrebbe sembrare microbi, o forse qualcosa di più complesso. Se si può dimostrare che la vita si è formata indipendentemente in due luoghi intorno alla stessa stella, allora sarebbe ragionevole sospettare che la vita nasce nell’universo abbastanza facilmente una volta che gli ingredienti necessari sono presenti, e che la vita potrebbe essere trovata in tutta la nostra galassia, e nell’universo. Se la vita fosse trovata su Europa, come potrebbe cambiare la tua visione del cosmo e del nostro posto in esso?
Grandezza e distanza
Grandezza e distanza
Con un diametro equatoriale di 1.940 miglia (3.100 chilometri), Europa è grande circa il 90% della Luna della Terra. Quindi, se sostituissimo la nostra Luna con Europa, essa apparirebbe all’incirca delle stesse dimensioni nel cielo della nostra Luna, ma più luminosa – molto, molto più luminosa. La superficie di Europa è fatta di ghiaccio d’acqua e quindi riflette 5,5 volte la luce del sole rispetto alla nostra Luna.
Europa orbita intorno a Giove a circa 417.000 miglia (671.000 chilometri) dal pianeta, che a sua volta orbita intorno al Sole ad una distanza di circa 500 milioni di miglia (780 milioni di chilometri), o 5,2 unità astronomiche (AU). Un AU è la distanza dalla Terra al Sole. La luce del Sole impiega circa 45 minuti per raggiungere Europa. A causa della distanza, la luce del sole è circa 25 volte più debole su Giove ed Europa che sulla Terra.
Orbita e rotazione
Orbita e rotazione
Europa orbita intorno a Giove ogni 3,5 giorni ed è bloccata dalla gravità a Giove, quindi lo stesso emisfero della luna è sempre rivolto verso il pianeta. Giove impiega circa 4.333 giorni terrestri (o circa 12 anni terrestri) per orbitare intorno al Sole (un anno gioviano). L’equatore di Giove (e il piano orbitale delle sue lune) sono inclinati rispetto al percorso orbitale di Giove intorno al Sole di soli 3 gradi (la Terra è inclinata di 23,5 gradi). Questo significa che Giove ruota quasi verticalmente in modo che il pianeta, così come Europa e le altre dozzine di lune di Giove, non hanno stagioni così estreme come gli altri pianeti.
Le lune di Giove Io, Europa e Ganimede sono in quella che viene chiamata una risonanza – ogni volta che Ganimede orbita intorno a Giove una volta, Europa orbita due volte, e Io orbita quattro volte. Nel corso del tempo, le orbite della maggior parte dei grandi satelliti o pianeti tendono a diventare circolari, ma nel caso di questi tre satelliti, la risonanza produce un’eccentricità forzata poiché i satelliti si allineano tra loro negli stessi punti delle loro orbite più e più volte, dandosi l’un l’altro un piccolo strattone gravitazionale che impedisce alle loro orbite di diventare circolari.
Perché l’orbita di Europa è ellittica (leggermente allungata dalla circolare), la sua distanza da Giove varia, e il lato vicino della luna sente la gravità di Giove più fortemente del suo lato lontano. L’ampiezza di questa differenza cambia mentre Europa orbita, creando maree che allungano e rilassano la superficie della luna.
La flessione dovuta alle maree crea probabilmente le fratture della superficie lunare. Se l’oceano di Europa esiste, il riscaldamento delle maree potrebbe anche portare ad attività vulcanica o idrotermale sul fondo del mare, fornendo nutrienti che potrebbero rendere l’oceano adatto agli esseri viventi.
Struttura
Struttura
Come il nostro pianeta, si pensa che Europa abbia un nucleo di ferro, un mantello roccioso e un oceano di acqua salata. A differenza della Terra, però, l’oceano di Europa si trova sotto un guscio di ghiaccio spesso probabilmente da 10 a 15 miglia (da 15 a 25 chilometri) e ha una profondità stimata da 40 a 100 miglia (da 60 a 150 chilometri). Mentre la prova di un oceano interno è forte, la sua presenza attende la conferma di una futura missione.
Formazione
Formazione
I grandi satelliti galileiani di Giove (Io, Europa, Ganimede e Callisto) si sono probabilmente formati da materiale residuo dopo che Giove si è condensato dalla nube iniziale di gas e polvere che circonda il sole, all’inizio della storia del sistema solare. Queste quattro lune hanno probabilmente la stessa età del resto del sistema solare – circa 4,5 miliardi di anni.
In effetti, i satelliti galileiani sono a volte chiamati un “mini sistema solare” poiché si sono formati dagli avanzi di Giove in modo simile a come la Terra e gli altri pianeti si sono formati da gas e polvere rimasti dalla formazione del nostro Sole. Le somiglianze non finiscono qui. Ogni pianeta del sistema solare interno è meno denso del suo vicino interno – Marte è meno denso della Terra, che è meno denso di Venere, che è meno denso di Mercurio. Le lune galileiane seguono lo stesso principio, essendo meno dense quanto più sono lontane da Giove. La densità ridotta a distanze maggiori è probabilmente dovuta alla temperatura: il materiale più denso, roccioso e metallico si condensa prima, vicino a Giove o al Sole, mentre il materiale ghiacciato più leggero si condensa solo a distanze maggiori, dove è più freddo.
La distanza da Giove determina anche la quantità di riscaldamento dovuto alle maree che subiscono i satelliti galileiani – Io, il più vicino a Giove, è riscaldato così tanto che è il corpo più vulcanicamente attivo del sistema solare, e probabilmente molto tempo fa ha scacciato tutta l’acqua che aveva quando si è formato. Europa ha uno strato di ghiaccio e acqua sopra un interno roccioso e metallico, mentre Ganimede e Callisto hanno in realtà proporzioni più alte di ghiaccio d’acqua e quindi densità più basse.
Superficie
Superficie
La superficie di acqua e ghiaccio di Europa è attraversata da fratture lunghe e lineari. Sulla base del piccolo numero di crateri osservabili, la superficie di questa luna sembra avere non più di 40-90 milioni di anni, che è giovane in termini geologici (la superficie di Callisto, un’altra luna di Giove, è stimata avere alcuni miliardi di anni). Lungo le molte fratture di Europa, e in schemi a macchie sulla sua superficie, è un materiale marrone-rossastro la cui composizione non è nota con certezza, ma probabilmente contiene sali e composti di zolfo che sono stati mescolati con il ghiaccio d’acqua e modificati dalle radiazioni. Questa composizione superficiale può contenere indizi sul potenziale della luna come mondo abitabile.
La sonda Galileo della NASA ha esplorato il sistema di Giove dal 1995 al 2003 e ha fatto numerosi flyby di Europa. Galileo ha rivelato strane fosse e cupole che suggeriscono che lo strato di ghiaccio di Europa potrebbe essere lentamente in agitazione, o in convezione (il ghiaccio più freddo e denso affonda, mentre quello più caldo e meno denso sale) a causa del calore proveniente dal basso. Fratture lunghe e lineari sono spesso larghe solo 1-2 chilometri ma possono estendersi per migliaia di chilometri sulla superficie di Europa. Alcune di queste fratture si sono sviluppate in creste alte centinaia di metri, mentre altre sembrano essersi separate in ampie fasce di fratture multiple parallele. Galileo ha anche trovato regioni chiamate “terreno del caos”, dove paesaggi spezzati e a blocchi erano coperti da un misterioso materiale rossastro. Nel 2011, gli scienziati che studiano i dati di Galileo hanno proposto che i terreni del caos potrebbero essere luoghi in cui la superficie è crollata sopra laghi a forma di lente incorporati nel ghiaccio.
Atmosfera
Atmosfera
Europa ha solo una tenue atmosfera di ossigeno, ma nel 2013, la NASA ha annunciato che i ricercatori che utilizzano il telescopio spaziale Hubble hanno trovato prove che Europa potrebbe essere attivamente sfiatato acqua nello spazio. Questo significherebbe che la luna è geologicamente attiva nel presente. Se confermato da osservazioni di follow-up, i pennacchi d’acqua potrebbero essere studiati da futuri veicoli spaziali in modo simile a come la Cassini ha campionato il pennacchio della luna di Saturno Encelado.
Magnetosfera
Magnetosfera
Una delle misure più importanti effettuate dalla missione Galileo ha mostrato come il campo magnetico di Giove è stato interrotto nello spazio intorno a Europa. La misurazione implica fortemente che uno speciale tipo di campo magnetico viene creato (indotto) all’interno di Europa da uno strato profondo di un qualche fluido elettricamente conduttivo sotto la superficie. Sulla base della composizione ghiacciata di Europa, gli scienziati pensano che il materiale più probabile per creare questa firma magnetica sia un oceano globale di acqua salata, e questo risultato del campo magnetico è ancora la migliore prova che abbiamo per l’esistenza di un oceano su Europa.